MODIFIKASI PERENCANAAN STRUKTUR GEDUNG PT PERUSAHAAN GAS NEGARA SURABAYA MENGGUNAKAN SISTEM GANDA DI WILAYAH GEMPA TINGGI

(1)

MODIFIKASI PERENCANAAN STRUKTUR GEDUNG

PT PERUSAHAAN GAS NEGARA SURABAYA MENGGUNAKAN SISTEM GANDA DI WILAYAH GEMPA TINGGI

ARYO UTOMO NRP . 3108 100 606

Abstrak

Indonesia ditinjau dari lokasinya yang sangat rawan terhadap gempa, maka sudah seharusnya pembangunan di Indonesia harus memenuhi syarat-syarat bangunan tahan gempa, karena hal tersebut berkaitan dengan aspek keamanan dan jaminan investasi. Apabila tidak direncanakan dengan baik terhadap bahaya gempa, maka tingkat kecelakaan dan kerugian yang mungkin terjadi akan sangat besar, mengingat tingginya resiko gempa di Indonesia.

Dalam tugas akhir ini akan direncanakan modifikasi struktur gedung beton bertulang PT.

Perusahaan Gas Negara Surabaya menggunakan sistem ganda sesuai SNI 03-2847-2002 dan SNI 03-1726-2002. Struktur tersebut berjumlah 10 lantai dan direncanakan terletak di wilayah gempa tinggi.

Dual System adalah salah satu sistem struktur yang beban gravitasinya dipikul sepenuhnya oleh space frame, sedangkan beban lateralnya dipikul bersama oleh space frame dan shearwall. Space frame sekurang-kurangnya memikul 25% dari beban lateral dan sisanya dipikul oleh shearwall. Karena shearwall dan space frame dalam Dual system merupakan satu kesatuan struktur maka diharapkan keduanya dapat mengalami defleksi lateral yang sama atau setidaknya space frame mampu mengikuti defleksi lateral yang terjadi. Shearwall adalah dinding geser yang terbuat dari beton bertulang dimana tulangan-tulangan tersebut yang akan menerima gaya lateral akibat gempa sebesar beban yang telah direncanakan.

Untuk analisa struktur gedung ini akan ditinjau dengan pengaruh beban dinamik terhadap struktur gedung tersebut. Dengan ketinggian gedung yang berjumlah 10 lantai atau 38,85 meter, sehingga struktur tersebut dapat dikatakan cukup tinggi dan tidak memenuhi salah satu syarat konfigurasi bangunan gedung sebagai bangunan beraturan sesuai SNI 03-1726-2002 Pasal 4.2.1. Oleh karena itu struktur tersebut tidak cukup hanya menggunakan analisa pengaruh beban gempa statik equivalen saja disebabkan perilaku struktur yang semakin lentur dan rawan terhadap beban lateral bolak-balik, sehingga perlu juga dianalisa dinamika strukturnya dengan cara menganalisa pengaruh beban gempa dinamik.

Kata Kunci : Dual System, Wilayah gempa tinggi, beban gempa dinamik

I. PENDAHULUAN

Seiring dengan perkembangan jaman dan teknologi, kebutuhan akan gedung perkantoran terus meningkat. Banyak perusahaan-perusahaan mulai dari skala kecil sampai yang bertarafkan internasional membutuhkan gedung untuk operasional pekerjaan perusahaan tersebut.

Seiring dengan pertumbuhan jumlah penduduk yang pesat juga akan diiringi dengan kebutuhan tempat untuk bekerja yang berupa gedung perkantoran.

Gedung PT Perusahaan Gas Negara terletak di Jalan Pemuda 56-58 Surabaya yang terdiri dari 10 lantai. Struktur gedung tersebut pada awalnya direncanakan dengan menggunakan Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM).

Sebagai bahan studi dalam penyusunan tugas akhir ini, gedung PT PGN akan dimodifikasi untuk dibangun di wilayah resiko gempa tinggI

(zona gempa 6).

Kondisi struktur gedung PT PGN saat ini tidak memungkinkan untuk dibangun di wilayah gempa tinggi. Karena perencanaan gedung ini menggunakan SRPM untuk wilayah gempa Surabaya (zona gempa 2). Sehingga dilakukan modifikasi perencanaan struktur gedung PT PGN ini dengan sistem ganda. Modifikasi perencanaan struktur ini dilakukan agar gedung ini dapat dibangun dan sanggup memikul beban-beban yang terjadi baik gravitasi maupun lateral (gempa) di wilayah resiko gempa tinggi.

Sistem ganda (dual system) adalah salah

satu sistem struktur yang beban gravitasinya

dipikul sepenuhnya oleh rangka

utama,sedangkan beban lateral (beban

gempa) dipikul bersama oleh rangka utama

dan dinding struktur. Rangka Utama

(2)

sekurang-kurangnya memikul 25% dari beban lateral dan sisanya dipikul oleh dinding struktur. (Purwono 2005) Dinding struktur sendiri artinya adalah dinding geser yang terbuat dari beton bertulang dimana tulangan-tulangan tersebut yang akan menerima gaya lateral akibat gempa sebesar beban yang telah direncanakan. Dual system pada umumnya digunakan untuk perencanaan gedung tingkat tinggi di daerah atau zona gempa kuat, sehingga dengan sistem ini dimensi rangka utama yaitu kolom dan balok dapat diperkecil dengan adanya dinding struktur ini

Pedoman perencanaan gedung tahan gempa di Indonesia adalah SNI 03-2847- 2002 dan SNI 03-1726-2002 yang membahas tentang perencanaan struktur beton bertulang dan bangunan tahan gempa.

Adapun tujuan utama dari SNI 03-2847- 2002 dan SNI 03-1726-2002 adalah membuat struktur tidak runtuh namun boleh mengalami kerusakan non struktural bila menerima gaya lateral yang besar akibat gempa.

II. KONSEP DESAIN

 Pada sistem ganda sistem rangka akan menerima sedikitnya 25% dari gaya lateral yang bekerja dan shear wall akan menerima paling banyak 75% dari gaya lateral yang bekerja, untuk dapat memenuhi syarat tersebut kita haru mendisain agar prilaku struktur kita dapat sesuai dengan syarat yang ditentukan. Gaya akan terbagi sesuai dengan kekakuan masing-masing elemen, dari sini kita dapat mendisain prilaku dari struktur kita dengan mendisain kekakuannya agar dapat menerima gaya yang diharapkan.

Perbandingan kekakuan antara sistem rangka dan shear wall tidak boleh lebih kecil dari 1:3 , agar prilaku struktur sesuai dengan yang kita harapkan.

 Adapun cara mengontrol struktur untuk membuktikan bahwa struktur tersebut termasuk dual system adalah dengan membandingkan presentase base share

shearwall dari masing-masing kombinasi pembebanan.

misalkan perbandingannya 20% : 80%

Maka : Kekakuan shearwall harus dikurangi dengan cara mengurangi Inersianya atau dengan menambah kekakuan frame.

misalkan perbandingannya 30% : 70%

Maka : perbandingan kekakuan frame dan shearwall sudah memenuhi persyaratan sistem ganda.

 Preliminary desain dinding geser

Perhitungan dimensi shearwall sesuai dengan peraturan SNI 03 – 2847 – 2002 Pasal 16.5.3 yaitu t ≥ 1/25h atau 100 mm dan menurut SNI 03-1726-2002 h = 4m

tiaplantai

h t 25

 1   4

25 1 x

t 0,16 m

dipakai t = 40 cm

Setelah kita mendapatkan denah struktur berdasarkan hasil preliminary desain kekakuan frame dan shearwall, adapun langkah-langkah selanjutnya adalah sbb :



Menghitung pembebanan akibat beban gravitasi dan beban gempa



Merancang permodelan struktur :

Balok dan kolom dimodelkan sebagai 3D frame

Shearwall dimodelkan sebagai membran area



Memasukkan pembebanan beserta kombinasi pembebanannya sesuai SNI 03-2847-2002 ke dalam permodelan struktur.



Run analisis ETABS v.9.7.1



Chek apakah struktur menerima gaya- gaya sesuai dengan kekakuannya sebagaimana telah didesain dari preliminary. Langkahnya adalah dengan menjumlahkan reaksi perletakan horisontal pada frame dan pada shearwall, apakah jumlah reaksi perletakan frame dibandingkakan jumlah reaksi perletakan shearwall

(3)

III. METODOLOGI Data perencanaan :

 Type bangunan : Perkantoran

 Zone gempa : Zone 6

 Tinggi bangunan : 38,85 m

 Jumlah lantai : 10 lantai

 Mutu beton (fc’) : 40 Mpa

 Mutu baja (fy) : 400 Mpa Alur metodologi :

Diagram Alir Penyelesaian Tugas Akhir

IV. HASIL PERENCANAAN STRUKTUR SEKUNDER 1. Pelat lantai Atap :

- Tebal : 12 cm - Tul tump arah x : Ø 12 – 180 - Tul lap arah x : Ø 12 – 180 - Tul tump arah y : Ø 12 – 180 - Tul lap arah y : Ø 12 – 180 - Tul susut&suhu : Ø 8 – 200

Gambar Tulangan Pelat Lt Atap

Pelat Lt ground s.d 9 : - Tebal : 12 cm - Tul tump arah x : Ø 12 – 100 - Tul lap arah x : Ø 12 – 100 - Tul tump arah y : Ø 12 – 100 - Tul lap arah y : Ø 12 – 100 - Tul susut&suhu : Ø 8 – 200



 





Gambar Tulangan Pelat Lt dasar s/d Lt 9

(4)

3. Tangga :

Data perencanaan struktur tangga : Mutu beton(f’c) : 40 Mpa Mutu Baja (fy) : 400 Mpa Ketinggian (h) : 300 cm Tinggi bordes : 150 cm Lebar bordes : 116,5 cm Bentang datar tangga : 268 cm Lebar anak tangga : 120 cm

Lebar injakan anak tangga(t): 30 cm Tinggi inj. anak tangga(i) :13,6cm Tebal Plat dasar Tangga : 12 cm Tebal Plat Bordes : 12 cm

Jumlah tanjakan (n) : (150 13, 6⁾ = 11 buah Kemiringan Tangga (α) : arc tan

13, 6 30

 

 

 ^=24°

Panjang miring tangga (lk) =



²⁶⁸²^¹⁵⁰²



= 307,12 cm Spesifikasi tangga type : - Tul tangga arah x : D16–200 - Tul tangga arah y : Ø10–200 - Tul bordes arah x : D16–125 - Tul bordes arah y : Ø10–250

26

°

180

82

16

16 16

Gambar : Penulangan Tangga 4. Balok Anak

Direncanakan :

Mutu Beton (f’c) = 40 Mpa

Mutu Baja Tul. Lentur (fy) = 400 Mpa Diameter Tul. Utama (D) =16 mm Diameter Tul. Sengkang () =12 mm Selimut Beton (t)= 50 mm

Lebar penampang (b) = 300 mm Dimensi balok Lift : 30 x 50 cm² Tul.utama : D16 mm Tul.sengkang : Ø 12 – 100 mm

Gambar Tulangan Balok Anak (B 30/50)

5. Perencanaan Lift

Tipe lift : Passenger

Merk : Hyunday

Kapasitas : 15 orang/100kg Lebar pintu (opening width) : 900 mm Dimensi ruang luncur (hoistway)

: 4200 x 2200 mm²

Dimensi sangkar (car size) Inside : 1600 x 1500 mm²

Outside : 1660 x 1665 mm²

Dimensi ruang mesin: 4400 x 3850 mm²

2

(5)

Beban reaksi ruang mesin R1 = 5450 kg (berat mesin penggerak lift + beban kereta + perlengkapan)

R2 = 4300 kg (berat bandul pemberat + perlengkapan)

Gambar Perencanaan Lift

 = ( 1 + ( k1  k2  V )) > 1,15

 = ( 1 + ( 0,6  1,3  1 )) > 1,15

 = 1,78 > 1,15

P=R2   = 4300 kg  1,78 = 7 654 kg Balok Pemisah Sangkar

Dimensi balok Lift : 30 x 50 cm²

Tul.utama : D16 mm

Tul.sengkang : Ø 10 – 110 mm

Gambar : Penulangan Balok Pemisah Sangkar

Balok Penumpu Depan

Dimensi balok Lift : 30 x 50 cm²

Tul.utama : D16 mm

Tul.sengkang : Ø 12 – 100 mm

Gambar : Penulangan Balok Penumpu Depan

V. KONTROL HASIL ANALSIS STRUKTUR

Gambar : Pemodelan struktur 1. Kontrol Dual System

Dari hasil analisis struktur menggunakan ETABS, dapat dilihat bahwa presentase dari SRPM untuk semua kombinasi pembebanan gempa selalu nilainya lebih besar daripada 25%, sehingga konfigurasi struktur gedung ini telah memenuhi syarat sebagai struktur Dual System menurut SNI 1726 ps 5.2.3.

(6)

Tabel : Nilai cek prosentase base shear SRPM dan shearwall

SRPM Shearwall SRPM Shearwall 1 1,2 D + 1,2 SD + 1 LS + 1 RSPX 25.31 74.69 30.92 69.08

23.81 76.19 23.11 76.89

2 1,2 D + 1,2 D + 1,0 L + - 1,0 RSPX 25.03 74.97 31.86 68.14

23.81 76.19 23.11 76.89

3 1,2 D + 1,2 SD + 1 LS + 1 RSPY 25.78 74.22 27.75 72.25

11.54 88.46 43.08 56.92

4 1,2 D + 1,2 SD + 1 LS + -1 RSPY 25.36 74.64 27.96 72.04

11.54 88.46 43.08 56.92

5 0,9 D + 0,9 SD + 1 RSPX 25.34 74.66 33.00 67.00

24.85 75.15 19.53 80.47

6 0,9 D + 0,9 SD + -1 RSPX 26.22 73.78 31.36 68.64

24.85 75.15 19.53 80.47

7 0,9 D + 0,9 SD + 1 RSPY 25.70 74.30 26.95 73.05

12.98 87.02 39.78 60.22

8 0,9 D + 0,9 SD + -1 RSPY 25.63 74.37 25.13 74.87

12.98 87.02 39.78 60.22

No Kombinasi

Presentase Dalam M enahan Gempa %

FX FY

2. Kontrol Kinerja Struktur Gedung Kontrol terhadap simpangan arah sumbu x dan sumbu y memenuhi syarat dapat dilihat pada tabel berikut ini :

Tabel : Kontrol simpangan antar tingkat arah sumbu x

drift drift syarat drift syarat drift

Ds Dm Ds Dm

m mm mm 0,7R/1 mm mm mm

10 38.5 30.578 5.67 33.7187 14.12 80 ok

9 34 27.734 3.01 17.8857 14.12 80 ok

8 30 24.728 3.36 19.9801 14.12 80 ok

7 26 21.37 3.62 21.5509 14.12 80 ok

6 22 17.748 3.80 22.5862 14.12 80 ok

5 18 13.952 3.85 22.9135 14.12 80 ok

4 14 10.101 3.77 22.4315 14.12 80 ok

3 10 6.331 3.51 20.8726 14.12 80 ok

2 6 2.823 2.82 16.7969 14.12 80 ok

1 3 0 0.00 0 14.12 80 ok

Lantai hx Ds z

ket

5.95

Tabel : Kontrol simpangan antar tingkat arah sumbu y

drift drift syarat drift syarat drift

Ds Dm Ds Dm

m mm mm 0,7R/1 mm mm mm

10 38.5 48.889 8.17 48.588 14.12 80 ok

9 34 43.323 6.54 38.931 14.12 80 ok

8 30 37.941 5.70 33.885 14.12 80 ok

7 26 32.246 5.94 35.337 14.12 80 ok

6 22 26.307 6.07 36.093 14.12 80 ok

5 18 20.241 6.01 35.748 14.12 80 ok

4 14 14.233 5.65 33.588 14.12 80 ok

3 10 8.588 4.83 28.721 14.12 80 ok

2 6 3.761 2.60 15.47 14.12 80 ok

1 3 1.161 1.16 6.908 14.12 80 ok

Lantai hx Ds z

ket

5.95

3. Kontrol Waktu Getar Alami Foundamental

Untuk mencegah penggunaan struktur gedung yang terlalu fleksibel, nilai waktu getar alami fundamental (T) dari struktur gedung harus dibatasi. Berdasarkan persamaan 25 SNI 03–1726–2002 Ps.5.6, waktu getar alami struktur gedung (T) dibatasi sebagai berikut :

T < ξ n

Dimana : ξ = 0,15 ( Wilayah Gempa 6 pada tabel 8. SNI 03–1726–2002) n = jumlah tingkat

 Arah Y Ty < ξ n

1,318 < 0,15 x 10 1,318< 1,5  Ok

 Arah X Ty < ξ n

1,214 < 0,15 x 10 1,214 < 1,5  Ok

Sehingga berdasarkan waktu getar alami fundamental struktur gedung masih memenuhi batas kontrol waktu getar alami.

VI. HASIL PERENCANAAN STRUKTUR PRIMER 1. Balok

Dimensi balok: 60/90 cm 60/85 cm

Tul.utama : D22 mm Tul.sengkang : 12 mm Tebal selimut beton : 40 mm 2. Kolom

Dimensi kolom : 75/75 cm Tul.utama : D25 mm

Tul.sengkang : 12 mm Tebal selimut beton : 40 mm

Kuat lentur : ∑Mc > 6/5 Mg

POTONGAN POSISI KOLOM KODE POTONGAN

TULANGAN GESER TULANGAN UTAMA DIMENSI

TUMPUAN K1

TUMPUAN LAPANGAN

LAPANGAN

16 D25 2 ¹2(Ø12-100)

20 D25 2 ¹2(Ø12-150)

10 D22 2 (Ø12-100)

10 D22 2(Ø12-150) 900 x 900

K2

900 x 900 400 x 500 400 x 500

TABEL PENULANGAN KOLOM

750

400

500 750

750

400

500

Gambar : Penulangan kolom

(7)

Gambar : Penulangan Kolom

3. Hubungan Balok-Kolom

Gambar : Analisa Geser di HBK Interior

3. Shearwall

Gambar : Pemodelan shearwall Siku

Tul.horisontal : 2D16 – 100 Tul.vertikal : 2D19 – 100

420

580

131

131 131

131 40

40

Gambar : Penulangan shearwall

VII. HASIL PERENCANAAN PONDASI

Data tanah : Sondir Tiang pancang : Ø 50 cm Kedalaman TP : 12 m Pijin 1 TP : 178,2 ton Dimensi Pile Cap :

- Tipe PC-kolom :4,0x4,0x1,0 m³ - TipePC-SW :7,75x5,25x1,0m³

Gambar : Penulangan Pile Cap kolom

Gambar : Potongan Penulangan Pile Cap kolom

(8)

Perencanaan Sloof Dimensi : 50/7 cm

Gambar : Penulangan Sloof

V. KESIMPULAN

Sesuai dengan tujuan penulisan tugas akhir ini, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

1. Perencanaan pre-elimenari desain dinding geser sesuai SNI 2847 ps 16.5.3.1, didapatkan tebal dinding geser untuk masing-masing type adalah 40 cm.

2. Sesuai dengan SNI 1726, Dual System adalah salah satu sistem struktur yang beban gravitasinya dipikul sepenuhnya oleh space frame, sedangkan beban lateralnya dipikul bersama oleh space frame dan shearwall. Space frame sekurang-kurangnya memikul 25% dari beban lateral dan sisanya dipikul oleh shearwall. Dan hal tersebut telah dibuktikan dari kontrol hasil analisa struktur pada bab VII, dari tabel dapat dilihat bahwa prosentase dari SRPM untuk semua kombinasi pembebanan gempa selalu nilainya lebih besar daripada 25%, sehingga konfigurasi struktur gedung ini telah memenuhi syarat sebagai struktur Dual System menurut SNI 1726 ps 5.2.3.

3. Perhitungan penulangan dinding geser struktural khusus (DSBK) telah memenuhi persyaratan-persyaratan yang diatur dalam SNI 2847 ps 13 tentang geser, pasal 16 tentang dinding, dan pasal 23 untuk dinding dengan ketentuan khusus untuk perencanaan gempa.

4. Dari hasil perancangan struktur gedung PT.PGN Surabaya dengan menggunakan Sistem Ganda didapatkan data-data perencanaan sebagai berikut :

o Mutu Beton : 40 Mpa

o Tebal Pelat Lantai : 12 cm o Jumlah Lantai : 10 Lantai

o Ketinggian Tiap Lantai:3,0&4,0 meter o Tinggi Total Gedung: 38,85 meter o Dimensi Kolom : 75 x 75 cm

(tulangan utama D25 mm dan sengkang Ø 12 mm)

o Dimensi Balok : 60 x 90 cm

5. Struktur bawah bangunan terdiri dari 2 jenis pilecap, yaitu pilecap pondasi kolom dan pilecap pondasi shearwall. Keduanya menggunakan tiang pancang pracetak dengan diameter 50.

VI. SARAN

Perlu dilakukan studi yang lebih mendalam untuk merencana struktur dengan mempertimbangkan aspek teknis, sehingga diharapkan perencanaan dapat dilaksanakan mendekati kondisi sesungguhnya di lapangan dan hasil yang diperoleh sesuai dengan tujuan perencanaan yaitu kuat, ekonomis dan tepat waktu dalam pelaksanaannya.

VII. DAFTAR PUSTAKA

 Brosur PT WIKA BETON Indonesia PC Piles. PC SPUN PILES.

 Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan. 1983. Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung 1983. Bandung : Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan.

 Husin, Nur Ahmad. 2006. Struktur Beton I. Surabaya : Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan ITS.

 Isdarmanu,dkk. 2006. Struktur Baja I.

Surabaya : Jurusan Teknik Sipil Fakultas

(9)

 Panitia Teknik Konstruksi dan Bangunan. 2002. SNI-03-1726-2002 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung.

Badan Standardisasi Nasional.

 Panitia Teknik Konstruksi dan Bangunan. 2002. SNI-03-1729-2002 Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung. Badan Standardisasi Nasional

 Panitia Teknik Konstruksi dan Bangunan. 2002. SNI-03-2847-2002 Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung.

Badan Standardisasi Nasional.

 Purwono, Rachmat. 2005. Perencanaan Struktur beton Bertulang Tahan Gempa. Surabaya : itspress.

 Purwono, Rachmat, dkk. 2007. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung SNI-03- 2847-2002 Dilengkapi Penjelasan (S- 2002). Surabaya : itspress.

 Wang, C. K. dan Charles G Salmon.

1985. Desain Beton Bertulang Jilid 1.

Jakarta : Erlangga.

LAMPIRAN

Gambar Denah Pembalokan Lt 1

Gambar Denah Pembalokan Lt 2

Gambar Denah Pembalokan Lt 3 s/d atap

(10)

Gambar potongan bangunan